一种一体式结构的环保水处理装置技术领域
本发明涉及生物发酵罐监控系统技术领域，具体地，涉及一种一体式结构的环保
水处理装置。
背景技术
随着工业化程度的提高，不管是大城市还是小城镇，都面临着不同程度的环境污
染问题。据有关报道，我国小城镇接近90％的生活污水未经处理就直接排放，造成80％以上
的水体环境受到不同程度的污染，78％的城镇河段不宜作为饮用水源，50％城镇地下水受
到污染。这对于经济欠发达地区，购置一套污水处理系统十分困难，同时现有的污水处理系
统普遍机动性不够，覆盖区域有限，灵活性和周转性较差。研究开发适合小城镇的污水处理
工艺和设备，制定合适其特点的建设和运行成为当务之急。
发明内容
针对现有技术的上述不足，本发明提供一种一体式结构的环保水处理装置，已解
决上述的技术问题。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种一体式结构的环保水处理装置，包括水体，预处理区、深度处理区、检测区和
消毒排放区；同时在检测区设置回流管，回流管接通至预处理区和深度处理区，所述水流流
向依次为预处理区、深度处理区、检测区和消毒排放区，如果检测区的检测结果不合格，根
据检测结果将水流循环至预处理区或者深度处理区。
优选地，所述预处理区包括过滤区和重金属去除区；所述过滤区包括大颗粒固体
物过滤区和小颗粒固体物过滤区，所述重金属去除区包括3级藻类去除层；所述预处理区水
流流向依次为过滤区、重金属去除区。
优选地，所述深度处理区包括缺氧区、厌氧菌分解区、好氧菌分解区，所述深度处
理区水流流向依次为缺氧区、厌氧分解区、好氧分解区；所述缺氧区连接有蛋白质分解器。
优选地，所述检测区包括水质检测模块和与水质检测模块平行的流量计和电磁阀
开关，所述水质检测模块包括COD检测装置、BOD检测装置、TDS检测装置、溶解氧检测装置、
pH检测装置中的一种或多种；所述COD检测装置、BOD检测装置、TDS检测装置、溶解氧检测装
置、pH检测装置均预设有各自检测参数的合格范围，如果检测结果不在预设范围，水流将根
据检测结果回流循环至预处理区或者深度处理区。
相对于现有技术，本发明的有益效果：本发明结构简单，运行成本低，适用于欠发
达地区小范围处理污水，本发明的装置机动性强，灵活性好。本发明创造性地将污水处理分
成3个处理区，预处理区还包括重金属去除区；进行3步处理后的污水将进行排放前水质检
测，检测参数包括COD、BOD、TDS、溶解氧量、pH值等，如果检测结果不在预设的范围，该部分
水将回流至预处理区或者深度处理区重新处理；本发明由于使用一部分生物分解法处理，
所以排放前将进行消毒处理，将水中的微生物进行灭活，避免排放具有微生物杂质的水，保
持该区域生态平衡，保护环境。本发明具有广阔的市场前景，可以为欠发达地区的污水处理
提供低成本的解决方案。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
其中：预处理区-20，深度处理区-30，检测区-40，消毒排放区50，控制处理器-60，
过滤区-21，重金属去除区-22，缺氧区-31，厌氧分解区-32，好氧分解区-33，蛋白质分解器-
34，紫外灯-51，动力泵-60，电磁阀开关-70。
图2是本发明检测区BOD检测装置的结构示意图。
其中：恒温水浴锅-401，动力循环水泵-402，入水口-403，分隔块404，DO探头-405，
生物膜-406，搅拌装置-407，出水口-408。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
如图1所示，一种一体式结构的环保水处理装置，包括水体，预处理区-20，深度处
理区-30，检测区-40，消毒排放区50，控制处理器-60，过滤区-21，重金属去除区-22，缺氧
区-31，厌氧分解区-32，好氧分解区-33，蛋白质分解器-34，紫外灯-51，动力泵-60，电磁阀
开关-70；同时在检测区设置回流管，回流管接通至预处理区和深度处理区，所述水流流向
依次为预处理区、深度处理区、检测区和消毒排放区，如果检测区检测结果不合格，根据检
测结果将水流循环至预处理区或者深度处理区。
优选地，所述预处理区包括过滤区和重金属去除区；所述过滤区包括大颗粒固体
物过滤区和小颗粒固体物过滤区，所述重金属去除区包括3级藻类去除层；所述预处理区水
流流向依次为过滤区、重金属去除区。
优选地，所述深度处理区包括缺氧区、厌氧菌分解区、好氧菌分解区，所述深度处
理区水流流向依次为缺氧区、厌氧分解区、好氧分解区；所述缺氧区连接有蛋白质分解器。
优选地，所述检测区包括水质检测模块和与水质检测模块平行的流量计和电磁阀
开关，所述水质检测模块包括COD检测装置、BOD检测装置、TDS检测装置、溶解氧检测装置、
pH检测装置中的一种或多种；所述COD检测装置、BOD检测装置、TDS检测装置、溶解氧检测装
置、pH检测装置均预设有各自检测参数的合格范围，如果检测结果不在预设范围，水流将根
据检测结果回流循环至预处理区或者深度处理区。
更优选地，所述检测模块还包括控制处理器，所述控制处理器均与COD检测装置、
BOD检测装置、TDS检测装置、溶解氧检测装置、pH检测装置电连接，所述控制处理器还包括
显示屏、控制面板和警报装置，所述显示屏为LED显示屏，所述警报装置包括声音警报器和
闪烁灯警报器。
本发明创造性地将污水处理分成3个处理区，预处理区还包括重金属去除区；进行
3步处理后的污水将进行排放前水质检测，检测参数包括COD、BOD、TDS、溶解氧量、pH值等，
如果检测结果不在预设的范围，该部分水将回流至预处理区或者深度处理区重新处理；本
发明由于使用一部分生物分解法处理，所以排放前将进行消毒处理，将水中的微生物进行
灭活，避免排放具有微生物杂质的水，保持该区域生态平衡，保护环境。
作为优选的实施例，下面将详细介绍本发明检测模块中的BOD检测装置的结构及
工作原理。
一种BOD生化需氧量微生物传感器，包括中央控制模块、重金属预处理模块，pH调
节模块，测试模块，酸性缓冲液盒，碱性缓冲液盒；所述中央控制模块还包括存储单元，LED
显示屏，控制面板，所述存储单元还包括USB接口，所述USB接口可以将数据拷贝复制到其他
设备上。
所述重金属预处理模块接种有高浓度的吸收重金属效果较好的藻孢子，待测样品
流经该模块时，短时间内其中的藻孢子可以将样品中大部分重金属离子除去，此时样品的
重金属离子浓度较低，不会破坏测试模块的微生物膜上固定的微生物。
优选地，所述重金属预处理模块包括压力泵，流量计，处理室；所述压力泵和流量
计由同一个电磁阀开关控制，所述电磁阀开关与中央处理器电联接，所述电磁阀开关根据
处理室的体积和当次接种藻孢子的量控制样品的进液量，以保证重金属离子的去除效果达
到最佳状态。
更优选地，所述处理室中设置分隔，所述分隔是由膜做成的空腔，空腔内用于接种
不同的藻孢子，样品流经不同的分隔室，可以接触不同藻孢子，确保重金属离子可以充分去
除。
经过上述重金属预处理后，待测样品可能是pH较低的酸性溶液，也可能是pH较高
的碱性溶液，由于膜上的微生物有自己的pH耐受范围，所以应该讲样品的pH调节至微生物
的耐受范围。
优选地，所述pH调节模块包括两个pH检测仪和一个酸性缓冲液盒和一个碱性缓冲
液盒，所述酸性缓冲液装有pH值大于7缓冲液，用于调节酸性样品；所述碱性缓冲液装有pH
小于7的缓冲液，用于调节碱性样品；所述酸性缓冲液盒的出液口还设置有流量计和电磁阀
开关，所述碱性缓冲液盒的出液口还设置有流量计和电磁阀开关，所述流量计为体积流量
计；所述流量计和电磁阀开关与中央控制器电联接。
经过上述重金属预处理和pH调节两步后，此时的样品的理化性质与测试模块中的
微生物的生存环境较接近，可以进行BOD值的测定。
作为另一优选地实施例，接下来介绍测试模块的结构和组成，如图2所示，所述测
试模块包括恒温水浴锅-401，动力循环水泵-402，入水口-403，分隔块404，DO探头-405，生
物膜-406，搅拌装置-407，出水口-408；所述测试模块主体包括恒温水浴锅和测试槽。
所述测量槽为立体结构，环腔套在测量槽的外表面；所述环腔由两个分隔块分成
两部分，该设计有利于缩短恒温水循环流路，保证循环水流经各部位是温差更小，
所述恒温水浴锅和动力循环泵均与中央控制器连接，可以预设水浴锅的温度和动
力循环泵的工作时间及转速，以提供符合测量槽需要的循环水，所述测量槽包括设置在槽
下方的入水口和上方的出水口；所述测试槽还设置有废液排放口。
更优选地，所述生物膜为具有活性的微生物固定在膜上，所述生物膜为醋酸纤维
素膜，制备过程为两张大小一样的圆形膜，包裹一个面积小于膜的微生物菌片膜；所述微生
物菌片在培养平板培养过程中，将一个生物膜置于刚刚接种的平板，微生物在生长的同时，
也会往膜上生长，由此得到微生物菌片膜。
所述微生物菌片膜中的微生物选自以下物种中的一种或多种：芽子包杆菌属
(Bacillus)、地杆菌属(Geobacter)、希瓦氏菌属(Shewanella)、梭状菌属(Clostridia)、假
单细胞菌属(Pseudomonas)、脱硫弧菌属(Desulfovibrio)、脱硫单胞茵属
(Desulfuromonas)、脱硫球茎菌属(Desulfobulbus)、红育菌属(Rhodoferax)或埃希氏菌属
(Escherichia)或人苍白杆菌(Ochrobactrum anthropi)或酿酒酵母(Saccharomyces
cerevisiae)其组合。
更优选地，微生物菌片膜中的微生物包括；组合1：芽子包杆菌属：地杆菌属：希瓦
氏菌属为5:3:2；组合2：希瓦氏菌属：梭状菌属：假单细胞菌属为4:3:3；组合3：埃希氏菌属：
人苍白杆菌：酿酒酵母为6:2:2。
本发明使用的BOD生化需氧量微生物传感器，创造性地加入了pH调节模块，针对现
有的BOD生化需氧量微生物传感器不能测试pH过高或过低的水样，本发明使用的BOD生化需
氧量微生物传感器，创造性地加入了pH调节模块，扩大其应用范围，使用成本更低，该传感
器的微生物菌片膜使用了一种新的微生物即人苍白杆菌，提高了生物膜的使用寿命和传感
器的灵敏性。
实验例
通过对相同的待检测水样，使用不同组合的微生物菌片膜，检测不同微生物菌种
组合的检测稳定性，检测微生物组合：组合1：芽子包杆菌属：地杆菌属：希瓦氏菌属为5:3:
2；组合2：希瓦氏菌属：梭状菌属：假单细胞菌属为4:3:3；组合3：埃希氏菌属：人苍白杆菌：
酿酒酵母为6:2:2。具体检测结果如表1所示。
表1
组合名称
1d(％)
2d(％)
4d(％)
8d(％)
12d(％)
16d(％)
组合1
96.5
94.3
92.2
94.3
63.2
45.2
组合2
95.3
96.3
94.3
93.2
59.4
38.9
组合3
98.4
97.8
96.2
95.3
61.2
40.4
综合分析表1测试结果，表明不同的微生物组合结果稳定性有差异，组合3在1-8d
期间其稳定性较高，均在95％以上；3个组合中，12d时候其稳定性较第8d有明显的下降，维
持在60％左右，表明这些组合的微生物膜片在使用一定时间后，其微生物活性会丧失，可能
是因为某些微生物已经死亡导致膜片损坏，其寿命在8-10天左右，在8-10天期间应该更换
微生物膜片，保证测试的稳定性。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保
护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应
当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实
质和范围。